超外差式接收机 (2)精选PPT.ppt
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1、超外差式接收机第1页,此课件共46页哦4.1.2 4.1.2 无线信号接收电路的主要技术指标无线信号接收电路的主要技术指标 接收电路的主要技术性能指标如下接收电路的主要技术性能指标如下:(1 1)信噪比)信噪比 接接收收机机输输出出信信号号中中的的有有用用信信号号功功率率电电平平与与噪噪声声信信号号功功率率电电平平的的比比值值,称称为为接接收收机机信信噪噪比比,用用符符号号SNR(Signal-noise SNR(Signal-noise ratio)ratio)表表示,信噪比是衡量接收机输出信号质量的重要指标示,信噪比是衡量接收机输出信号质量的重要指标用分贝表示用分贝表示(2)接收灵敏度)接
2、收灵敏度 接接收收机机输输出出信信号号信信噪噪比比达达到到一一定定要要求求且且输输出出功功率率不不小小于于音音频频额额定定功功率率的的50%50%的的情情况况下下,输输入入端端所所需需的的最最小小信信号号电电平平称称为为接接收收机机的的灵灵敏度。敏度。请思考:提高增益,能否提高接收灵敏度?请思考:提高增益,能否提高接收灵敏度?(3 3)选择性)选择性 第2页,此课件共46页哦常用的接收电路可分为:常用的接收电路可分为:*直接放大式接收电路直接放大式接收电路*超外差式接收电路超外差式接收电路*二次变频接收电路二次变频接收电路 *放大器顺序混合型接收电路放大器顺序混合型接收电路其中,直接放大式接收
3、电路又可以分为:其中,直接放大式接收电路又可以分为:(1 1)直接检波式接收电路)直接检波式接收电路 (2 2)高放式接收电路)高放式接收电路 (3 3)超再生式接收电路)超再生式接收电路 第3页,此课件共46页哦1 1、直接放大式接收电路、直接放大式接收电路 (1 1)直接检波式接收电路)直接检波式接收电路 输输入入调调谐谐电电路路用用来来选选择择所所要要接接收收的的信信号号,将将调调谐谐回回路路的的谐谐振振频频率率调调整整到到与与待待接接收收的的信信号号频频率率相相等等,则则只只有有该该频频率率的的信信号号才才在在输输入入回回路路中中形形成成较较大大的的电电压压,然然后后进进行行检检波波和
4、和低低放放。其其特特点点是是没没有有高高频频放放大大环环节节,是是一一种种最最简简单单的的无无线线电电接接收收电电路路。这这种种电电路路适适用用于于输输入入信信号号较较强强的的情情况况,例例如如接接收收本本市市无无线线电电调调幅幅广广播播时时,就就可可以以采采用用这这种种接接收方案。收方案。直接检波式电路由接收天线、输入调谐电路、检波电路和低放电路组直接检波式电路由接收天线、输入调谐电路、检波电路和低放电路组成,如图所示。成,如图所示。第4页,此课件共46页哦1 1、直接放大式接收电路、直接放大式接收电路 (1 1)直接检波式接收电路)直接检波式接收电路-实例实例 元元器器件件型型号号、数数值
5、值如如下下:C C1 1型型号号为为CBM-223PCBM-223P,这这是是一一只只双双联联可可变变电电容容,图图4.24.2仅仅使使用用其其中中的的一一联联,VDVD1 1为为2AP92AP9,C C2 2=100pF=100pF,C C3 3=10F=10F,C C4 4=0.047F=0.047F,C C5 5=10F=10F,C C6 6=100F=100F,C C7 7=0.1F=0.1F,C C8 8=220F=220F,C C9 9=0.1F=0.1F,R R1 1=470k=470k,R R2 2=10=10,RPRP1 1=470k,=470k,喇叭阻抗喇叭阻抗88。集成功
6、率放大电路集成功率放大电路LM386LM386组成调幅广播收音机的实际电路图。组成调幅广播收音机的实际电路图。第5页,此课件共46页哦1 1、直接放大式接收电路、直接放大式接收电路 (2 2)高放式接收电路)高放式接收电路 用用于于近近距距离离无无线线遥遥控控时时,发发射射电电路路离离接接收收电电路路较较近近,来来自自接接收收天天线线的的信信号号经经调调谐谐回回路路选选择择,选选出出特特定定频频率率的的已已调调信信号号,经经高高频频放放大大电电路路放放大大,达达到到检检波波电电路路所所要要求求的的幅幅度度,经经检检波波电电路路检检出出基基带带信信号号,最最后后经经低低频频放放大后输出。大后输出
7、。高放式接收电路由天线、调谐电路、高频放大电路、检波电路高放式接收电路由天线、调谐电路、高频放大电路、检波电路和低频放大电路组成。与直接检波式电路相比,增加了高频放大和低频放大电路组成。与直接检波式电路相比,增加了高频放大电路,电路,因此适用于输入信号相对较弱的场合。因此适用于输入信号相对较弱的场合。第6页,此课件共46页哦1 1、直接放大式接收电路、直接放大式接收电路 (2 2)高放式接收电路)高放式接收电路-实例实例 电电路路的的特特点点是是低低电电压压、低低功功耗耗,可可用电池供电。用电池供电。电感电感L L1 1为绕制在磁棒为绕制在磁棒B B上的线圈,上的线圈,C C1 1为可变电容,
8、型号为可变电容,型号CBM-223PCBM-223P(使(使用其中的一联),用其中的一联),R RL L为耳机,为耳机,A A1 1为收音机集成电路为收音机集成电路MK484MK484。L L1 1和和C C1 1组成频率可调组成频率可调的谐振回路,频率调的谐振回路,频率调节范围即为中波广播节范围即为中波广播范围。范围。接收到的高频已调信接收到的高频已调信号输入号输入MK484MK484,经高频,经高频放大并检波,从放大并检波,从3 3脚输出脚输出的即为音频基带信号,经的即为音频基带信号,经VTVT1 1组成的共射极放大组成的共射极放大电路放大,驱动耳机电路放大,驱动耳机发声。发声。第7页,此
9、课件共46页哦4.2 混频器原理及超外差式接收机混频器原理及超外差式接收机 返回第8页,此课件共46页哦传统直接式接收机的缺陷收音机、电视接收机等无线电接收设备(以下简称接收机),需要接收许多电台发送来的高频调制信号,若接收机将接收到的这些信号直接放大还原,将会出现灵灵敏度低、选择性差、接收机结构复杂敏度低、选择性差、接收机结构复杂等问题,其主要原因有以下几个方面。第9页,此课件共46页哦传统直接式接收机的缺陷1、接收机要能接收所有电台,且还原出来的声音、图像质量均好,若接收机把接收到的高频信号直接放大还原,那么,接收机必须由几十套回路组成,这样接收机的体积将呈几倍甚至十几倍的增加,且电路设计
10、制造和调整都困难。第10页,此课件共46页哦传统直接式接收机的缺陷2、高频放大器增益较低,因为频率越高,放大器越不稳定,只有适当降低增益;对不同电台发出的高频信号难以实现多级放大,因为每级放大器都需要调谐,不方便且选择性不高。因此,若接收机采用直接放大高频信号的方式,不可能使接收机灵敏度、选择性做得很好。第11页,此课件共46页哦超外差式接收机发展历程超外差原理最早是由E.H.阿姆斯特朗阿姆斯特朗于1918年提出的。这种方法是为了适应远程通信对高频率、弱信号接收的需要 这种接收方式的性能优于高频(直接)放大式接收,所以至今仍广泛应用于远程信号的接收,并且已推广应用到测量技术等方面。第12页,此
11、课件共46页哦超外差式接收机输入调谐电路混频中频放大电路检波电路前置放大电路低频放大电路本振AGC变频电路第13页,此课件共46页哦优点:优点:(1)对一个固定频率进行放大,容易获得较大且稳定的放大)对一个固定频率进行放大,容易获得较大且稳定的放大倍数,因而能提高接收电路的灵敏度;倍数,因而能提高接收电路的灵敏度;(2)中频的频率是固定的,采用陶瓷滤波器、声表面波滤)中频的频率是固定的,采用陶瓷滤波器、声表面波滤波器等性能优良的器件,能显著提高接收电路的选择性;波器等性能优良的器件,能显著提高接收电路的选择性;(3)增加自动增益控制()增加自动增益控制(AGC)电路,使电路能用于接)电路,使电
12、路能用于接收各种不同强度的信号。收各种不同强度的信号。缺点:缺点:电路复杂,且存在一种特有的干扰电路复杂,且存在一种特有的干扰镜像干扰,在讨镜像干扰,在讨论变频原理和电路时,我们将详细介绍什么是镜像干扰。论变频原理和电路时,我们将详细介绍什么是镜像干扰。超外差接收的优缺点超外差接收的优缺点第14页,此课件共46页哦4.2.2 4.2.2 外接天线与输入调谐电路的连接外接天线与输入调谐电路的连接 1 1、直接耦合方式、直接耦合方式 直直接接将将天天线线连连接接入入输输入入回回路路。由由于于天天线线与与地地之之间间形形成成的的电电容容C C0 0与与LCLC回回路路相相并并联联,使使回回路路Q Q
13、值值下下降降并并导导致致失失谐谐,因因此此在在实实际际接接收收电电路路中中很少使用。很少使用。第15页,此课件共46页哦4.2.2 4.2.2 外接天线与输入调谐电路的连接外接天线与输入调谐电路的连接 2 2、电容耦合方式、电容耦合方式 天天线线通通过过耦耦合合电电容容C C1 1与与输输入入回回路路相相连连接接的的方方式式称称为为电电容容耦耦合合方方式式,如图所示,电容如图所示,电容C C1 1的容量一般取的容量一般取101030P30P。因电容因电容C C1 1的容量取得的容量取得小,与天线形成的电容小,与天线形成的电容C C0 0串联后减弱了天线对输串联后减弱了天线对输入回路的影响。入回
14、路的影响。缺点缺点是是C C1 1的容抗随频率变化,高频的容抗随频率变化,高频端传输系数大,低频端传端传输系数大,低频端传输系数下降,影响低频端输系数下降,影响低频端信号接收,信号接收,第16页,此课件共46页哦4.2.2 4.2.2 外接天线与输入调谐电路的连接外接天线与输入调谐电路的连接 3 3、电感耦合方式、电感耦合方式 电电感感耦耦合合利利用用绕绕在在磁磁棒棒上上的的电电感感线线圈圈L L1 1将将无无线线信信号号耦耦合合给给调调谐谐回回路路,如图所示。如图所示。电电感感耦耦合合也也存存在在传传输输系系数数随随信信号号频频率率变变化化的的问问题题,低低频频信信号号传传输输系系数数较较大
15、大。不不过过电电感感耦耦合合时时传传输输系系数数随随频频率率变变化化比比较较缓缓慢慢,因此这种耦合方式用得比较多。因此这种耦合方式用得比较多。第17页,此课件共46页哦4.2.2 4.2.2 外接天线与输入调谐电路的连接外接天线与输入调谐电路的连接 4 4、电感、电感-电容耦合方式电容耦合方式 在在电电感感耦耦合合的的同同时时再再通通过过电电容容C C1 1实实现现无无线线信信号号耦耦合合,所所形形成成的的耦耦合合方式称为电感方式称为电感-电容耦合方式,如图所示。电容耦合方式,如图所示。天天线线与与调调谐谐回回路路之之间间既既有有电电容容耦耦合合,又又有有电电感感耦耦合合,电电感感耦耦合合对对
16、低低频频信信号号传传输输有有利利,电电容容耦耦合合对对高高频频信信号号有有利利,综综合合的的结结果果,可可以以在在整整个个接接收收范范围围内内得得到到比比较较均匀的传输系数。均匀的传输系数。第18页,此课件共46页哦4.2.2 4.2.2 外接天线与输入调谐电路的连接外接天线与输入调谐电路的连接 三种耦合方式传输系数比较三种耦合方式传输系数比较 电容耦合电容耦合高频端传输系数大,低频端传输系数下降;高频端传输系数大,低频端传输系数下降;电电感感耦耦合合低低频频信信号号传传输输系系数数较较大大,不不过过电电感感耦耦合合时时传传输输系系数数随随频频率率变化比较缓慢;变化比较缓慢;电电感感-电电容容
17、耦耦合合时时传传输输系系数数变变化化最最为为平平稳稳,因因此此,在在一一些些高高性性能能的的接收机中都采用这种耦合方式。接收机中都采用这种耦合方式。第19页,此课件共46页哦混频的作用混频的作用为使高频信号经频率变换后所携带的有用信息保持不变,要求电路仅将高频信号的各个频率分量搬移至新的频域,而各分量的频率间隔和相对幅度保持不变,这个过程称为混频。第20页,此课件共46页哦4.5.1 混频器原理混频器原理 1.混频器的变频作用混频器的变频作用 混频器是频谱的线性搬移电路,是一个三端口网络混频器是频谱的线性搬移电路,是一个三端口网络本地振荡信号本地振荡信号 一个中频输出信号:一个中频输出信号:两
18、个输入信号与输出信号之间的关系:两个输入信号与输出信号之间的关系:的包络形状相同,频谱结构相同,只是填充频谱不同,即,其中心频率:的包络形状相同,频谱结构相同,只是填充频谱不同,即,其中心频率:其中其中返回休息1 休息2uc(fc)uL(fL)uI(fI)混频器混频器tuc(t)tuI(t)tuL(t)有两个输入信号:有两个输入信号:高频调制波高频调制波 fcfc+Ffc+Ffuc的频谱的频谱fcfLfuL的频谱的频谱fIfI+FfI+FfuI的频谱的频谱tuc(t)tuc(t)tuL(t)tuL(t)tuI(t)tuI(t)第21页,此课件共46页哦 混混频频器器是是频频谱谱的的线线性性搬搬
19、移移电电路路,完完成成频频谱谱线线性性搬搬移移功功能能的的关关键键是是获获得得两两个个输入信号的乘积项,具有这个乘积项,就可以实现所需的频谱线性搬移功能。输入信号的乘积项,具有这个乘积项,就可以实现所需的频谱线性搬移功能。2max I I=L L-c c乘法器乘法器 带通滤带通滤 波器波器混频器的一般结构框图混频器的一般结构框图设输入已调波信号:设输入已调波信号:那么两信号的乘积项为:那么两信号的乘积项为:2.混频器的基本工作原理:混频器的基本工作原理:LuLL-cL+cuI 本振信号本振信号:ucc如果带通滤波器的中心频率为如果带通滤波器的中心频率为,带宽带宽 则经带通滤波器的输出为:则经带
20、通滤波器的输出为:仿真uI返回ucuL休息1休息2可见输出中频信号可见输出中频信号 的的包络形状没有变化,只是填充频率包络形状没有变化,只是填充频率由由 变化成变化成 uLuc 非线形非线形 元件元件 带通滤带通滤 波器波器第22页,此课件共46页哦(1)调幅调幅(DSB为例为例)u乘法器带通滤波器uDSBuo2max o(2)检波)检波 uDSB乘法器低通滤波器uou max(3)混频)混频 uDSB=uc乘法器uL带通滤波器uII I=L L-c c L c3.振幅调制、检波与混频器的相互关系振幅调制、检波与混频器的相互关系 I I=L L-C C2 maxmax返回仿真2仿真1仿真3休息
21、1休息2第23页,此课件共46页哦因为因为混频器常作为超外差接收系统的前级,对接收机整机的噪混频器常作为超外差接收系统的前级,对接收机整机的噪声系数影响大。声系数影响大。所以希望混频级的所以希望混频级的 越小越好。越小越好。(1)变频增益:变频增益:变频电压增益变频电压增益:变频功率增益变频功率增益:(2)噪声系数噪声系数:5.5.2 混频器主要性能指标混频器主要性能指标(3)失真与干扰失真与干扰变频器的失真主要有变频器的失真主要有:频率失真频率失真 非线性失真非线性失真(4)选择性选择性 在混频器中,由于各种原因总会混入很多与中频频率接近的干在混频器中,由于各种原因总会混入很多与中频频率接近
22、的干扰信号扰信号,为了抑制不需要的干扰,要求中频输出回路具有良好的选择为了抑制不需要的干扰,要求中频输出回路具有良好的选择性,矩形系数趋近于性,矩形系数趋近于1。第24页,此课件共46页哦4.2.3 4.2.3 变频电路变频电路 2 2、典型变频电路识读、典型变频电路识读 (1 1)自激式共射极变频电路)自激式共射极变频电路 L L1 1、C C1a1a、C C2 2组成输入谐振回路,天线与该回路间采用电感耦合方式,组成输入谐振回路,天线与该回路间采用电感耦合方式,调节电容调节电容C C1a1a,可选择中波范围内的各个频率,接收到的已调信号,可选择中波范围内的各个频率,接收到的已调信号u uA
23、MAM(t)(t)经经L L2 2耦合输入耦合输入VTVT1 1的发射结回路。的发射结回路。本本振振电电压压由由变变频频管管自自身身产产生生的的,称称为自激式变频电路。为自激式变频电路。R R1 1、R R2 2是基极静是基极静态偏置电阻,态偏置电阻,C C3 3为为高频信号旁路电高频信号旁路电容,容,B B1 1为磁棒。为磁棒。第25页,此课件共46页哦(1 1)自激式共射极变频电路)自激式共射极变频电路 本振工作原理本振工作原理 本机振荡电路由本机振荡电路由VTVT1 1、L L4 4、C C5 5、C C1b1b、C C6 6和和L L3 3组成。组成。交流等效电路交流等效电路 L L4
24、 4、C C5 5、C C1b1b、C C6 6组成谐组成谐振回路,决定本振频率,振回路,决定本振频率,L L3 3为反馈线圈,这是一种变为反馈线圈,这是一种变压器反馈式振荡电路,所压器反馈式振荡电路,所形成的本地振荡电压形成的本地振荡电压u u0 0(t)(t)输入输入VTVT1 1发射极与基极之间,发射极与基极之间,与已调信号与已调信号u uAMAM(t)(t)相串联。相串联。第26页,此课件共46页哦(2 2)本振由晶体振荡电路产生的变频电路)本振由晶体振荡电路产生的变频电路 与无线广播信号不同,用于与无线广播信号不同,用于控制的接收电路常常只需要接控制的接收电路常常只需要接收固定频率的
25、信号,这种情况收固定频率的信号,这种情况下,变频电路的本机振荡可由下,变频电路的本机振荡可由晶体振荡电路产生。晶体振荡电路产生。本振电路由三极管本振电路由三极管VTVT2 2、晶振、晶振BCBC1 1、电、电容容C C2 2(容量(容量12pF12pF)、)、C C4 4(容量(容量30pF30pF)、)、L L4 4等组成,这是典型的电容三点式等组成,这是典型的电容三点式振荡电路振荡电路 图所示的是用于接收图所示的是用于接收28MHz28MHz调幅信号调幅信号的变频电路,这种变频电路的本地振的变频电路,这种变频电路的本地振荡由独立的晶体管荡由独立的晶体管VTVT2 2产生,因此属它产生,因此
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